RAID磁碟陣列技術及資料恢復原理

2021-04-13 08:11:43 字數 3503 閱讀 7139

目前人們逐漸認識了磁碟陣列技術。磁碟陣列技術可以詳細地劃分為若干個級別0-5 raid技術,並且又發展了所謂的 raid level 10, 30, 50的新的級別。raid是廉價冗餘磁碟陣列(redundant array of inexpensive disk)的簡稱。用raid的好處簡單的說就是:安全性高,速度快,資料容量超大。

某些級別的raid技術可以把速度提高到單個硬碟驅動器的400%。磁碟陣列把多個硬碟驅動器連線在一起協同工作,大大提高了速度,同時把硬碟系統的可靠性提高到接近無錯的境界。這些「容錯」系統速度極快,同時可靠性極高。

由磁碟陣列角度來看

磁碟陣列的規格最重要就在速度,也就是cpu的種類。我們知道scsi的演變是由scsi 2 (narrow, 8 bits, 10mb/s), scsi 3 (wide, 16bits, 20mb/s), ultra wide (16bits, 40mb/s), ultra 2 (ultra ultra wide, 80mb/s), ultra 3 (ultra ultra ultra wide, 160mb/s),在由scsi到serial i/o,也就是所謂的 fibre channel (fc-al, fibre channel - arbitration loop, 100 – 200mb/s), ssa (serial storage architecture, 80 – 160 mb/s), 在過去使用 ultra wide scsi, 40mb/s 的磁碟陣列時,對cpu的要求不須太快,因為scsi本身也不是很快,但是當scsi演變到ultra 2, 80mb/s時,對cpu的要求就非常關鍵。一般的cpu, (如 586)就必須改為高速的risc cpu, (如 intel risc cpu, i960rd 32bits, i960rn 64 bits),不但是risc cpu, 甚至於還分 32bits, 64 bits risc cpu 的差異。586 與 risc cpu 的差異可想而知 ! 這是由磁碟陣列的觀點出發來看的。

由伺服器的角度來看

伺服器的結構已由傳統的 i/o 結構改為 i2o ( intelligent i/o, 簡稱 i2o ) 的結構,其目的就是為了減少伺服器cpu的負擔,才會將系統的 i/o 與伺服器cpu負載分開。intel 因此提出 i2o 的架構,i2o 也是由一顆 risc cpu ( i960rd 或i960rn ) 來負責 i/o 的工作。試想想若伺服器內都已是由 risc i960 cpu 來負責 i/o,結果磁碟陣列上卻仍是用 586 cpu,速度會快嗎 ?

由作業系統的角度來看

sco openserver 5.0 32 bits

microsoft windows nt 32 bits

sco unixware 7.x 64 bits

microsoft windows nt 2000 32 bit 64 bits

sun solaris 64 bits ……..其他作業系統

在作業系統都已由 32 bits 轉到 64 bits,磁碟陣列上的cpu 必須是 intel i960 risc cpu才能滿足速度的要求。586 cpu 是無法滿足的!

磁碟陣列的功能

磁碟陣列內的硬碟連線方式是用sca-ii整體後背板還是只是用scsi線連的?在sca-ii整體後背板上是否有隔絕晶元以防硬碟在熱插拔時所產生的高/低電壓,使系統電壓回流,造成系統的不穩定,產生資料丟失的情形。我們一定要重視這個問題,因為在磁碟陣列內很多硬碟都是共用這同一scsi匯流排

乙個硬碟熱插拔,可不能影響其它的硬碟!要麼是熱插拔或帶電插拔?硬碟有分熱插拔硬碟,80針的硬碟是熱插拔硬碟,68針的不是熱插拔硬碟,有沒有熱插拔,在電路上的設計差異就在於有沒有保護線路的設計,同樣的硬碟拖架也是一樣有分真的熱插拔及假的熱插拔的區別。

磁碟陣列內的硬碟是否有順序的要求?也就是說硬碟可否不按次序地插回陣列中,資料仍能正常的訪問?很多人認為不是很重要,不太會發生,但是可能會發生的,我們就要防止它發生。假如您用六個硬碟做陣列,在最出初始化時,此六個硬碟是有順序放置在磁碟陣列內,分為第

一、第二…到第六個硬碟,是有順序的。

如果您買的磁碟陣列是有順序的要求,則您要注意了:有一天您將硬碟取出,做清潔時一定要以原來的擺放順序插回磁碟陣列中,否則您的資料可能因硬碟順序與原來的不苻,磁碟陣列上的控制器不認而資料丟失!因為您的硬碟的scsi id號亂掉所致。現在的磁碟陣列產品都已有這種不要求硬碟有順序的功能,為了防止上述的事件發生,都是不要求硬碟有順序的。

我們將討論這些新技術,以及不同級別raid的優缺點。我們並不想涉及那些關鍵性的技術細節問題,而是將磁碟陣列和raid技術介紹給對它們尚不熟悉的人們。相信這將幫助你選用合適的raid技術。

硬碟資料跨盤(spanning)

資料跨盤技術使多個硬碟像乙個硬碟那樣工作,這使使用者通過組合已有的資源或增加一些資源來廉價地突破現有的硬碟空間限制。

4個300兆位元組的硬碟驅動器鏈結在一起,構成乙個scsi系統。使用者只看到乙個有1200兆位元組的c盤,而不是看到c, d, e, f, 4個300兆位元組的硬碟。在這樣的環境中,系統管理員不必擔心某個硬碟上會發生硬碟安全檢空間不夠的情況。因為現在1200兆位元組的容量全在乙個卷(volume)上(例如硬碟c上)。系統管理員可以安全地建立所需要的任何層次的檔案系統,而不需要在多個單獨硬碟環境的限制下,計畫他的檔案系統。

硬碟資料跨盤本身並不是raid,它不能改善硬碟的可*性和速度。但是它有這樣的好處,即多個小型廉價硬碟可以根據需要增加到硬碟子系統上。

磁碟陣列分類

硬碟分段(disk striping, raid 0)

硬碟分段的方法把資料寫到多個硬碟,而不是只寫到乙個盤上,這也叫作raid o,在磁碟陣列子系統中,資料按系統規定的「段」(segment)為單位依次寫入多個硬碟,例如資料段1寫入硬碟0,段2寫入硬碟1,段3寫入硬碟2等等。當資料寫完最後乙個硬碟時,它就重新從盤0的下一可用段開始寫入,寫資料的全過程按此重複直至資料寫完。

段由塊組成,而塊又由位元組組成。因此,當段的大小為4個塊,而塊又由256個位元組組成時,依位元組大小計算,段的大小等於1024個位元組。第1~1024位元組寫入盤0,第1025~2048位元組寫盤1等。假如我們的硬碟子系統有5個硬碟,我們要寫20,000個位元組

總之,由於硬碟分段的方法,是把資料立即寫入(讀出)多個硬碟,因此它的速度比較快。實際上,資料的傳輸是順序的,但多個讀(或寫)操作則可以相互重迭進行。這就是說,正當段1在寫入驅動器0時,段2寫入驅動器1的操作也開始了;而當段2尚在寫盤驅動器1時,段3資料已送驅動器2;如此類推,在同一時刻有幾個盤(即使不是所有的盤)在同時寫資料。因為資料送入盤驅動器的速度要遠大於寫入物理盤的速度。因此只要根據這個特點編制出控制軟體,就能實現上述資料同時寫盤的操作。

遺憾的是raid 0不是提供冗餘的資料,這是非常危險的。因為必須保證整個硬碟子系統都正常工作,計算器才能正常工作,例如,假使乙個檔案的段1(在驅動器0),段2(在驅動器1),段3(在驅動器2),則只要驅動器0, 1, 2中有乙個產生故障,就會引起問題;如果驅動器1故障,則我們只能從驅動器物理地取得段1和段3的資料。幸運的是可以找到乙個解決辦法,這就是硬碟分段和資料冗餘。

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RAID磁碟陣列技術及資料恢復原理研究

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磁碟陣列 RAID 技術原理詳解

raid 0的特點 原理與應用 也稱為條帶模式 striped 即把連續的資料分散到多個磁碟上訪問。當系統有資料請求就可以被多個磁碟並行的執行,每個磁碟執行屬於它自己的那部分資料請求。這種資料上的並行操作可以充分利用匯流排的頻寬,顯著提高磁碟整體訪問效能。因為讀取和寫入是在裝置上並行完成的,讀取和寫...

RAID磁碟陣列

raid redundant arrays of inexpensive disks 即容錯式廉價式磁碟陣列。raid可以通過一種技術,將多個較小的磁碟整合成乙個較大的磁碟裝置,儲存除外,還具備資料保護功能。分為以下幾個等級 raid 0 等量模式,stripe raid 1 對映模式,mirror...